57. Информация о скорости движения цели, извлекаемой при обработке радиолокационного сигнала

Основано на эффекте Доплера. В радиолокации широко применяют методы прямого измерения радиальной скорости движения цели. Также способы селекции и разрешения целей по разности радиальных скоростей движения. Физической основой таких методов измерения (или селекции) является эффект Доплера (ЭД). Как известно ЭД заключается в изменении несущей частоты принимаемых сигналов относительно номинального значения (за него принимается частота зондирующего сигнала) при наличии радиального перемещения источника вторичного излучения. В радиолокации ЭД проявляется дважды – при облучении движущихся объектов и при отражении радиоволн. Если рассматривать небольшие по отношению к скорости распространения радиоволн скорости движения (и не учитывать некоторые релятивистские эффекты), то можно просто найти соотношение, которое позволяет оценить возможное изменение частоты принимаемого отраженного сигнала при движении цели. На рисунке поясняется последовательное взаимное расположение движущейся цели и характерных значений фаз колебаний э/м волны. Для большей наглядности на рисунке показаны отдельно фазы падающей и отраженной волны. Все изменения частот связаны с относительным изменением фазы колебаний, падающих на цель затем после отражения принимаемых РЛС. Расстояние между точками в пространстве с одинаковыми значениями фазы э/м колебаний в падающей и отраженных волнах обозначим соответственно через λ₀ и λ₁. Так как скорости распространения радиоволн при облучении и отражении от цели одинаков и всегда равны величине с, отрезок l_1, проходимый фазой 1 на рисунке за время t₂-t₁, и отрезок l₃ равны между собой (l₃ – отрезок, проходимый фазой 2). (РИСУНОК). l₁=l₃=c(t₂-t₁). Отрезок пути l₂, проходимый целью с относительной радиальной скоростью V за время t₂-t₁, равен l₂=V(t₂-t₁). Так как l₁=l₃, то l₂=l₄. Можно составить равенство, определяющее длину падающей и отраженной волн: λ₀=l₁+l₄=l₃+l₂, λ₁=l₁-l₂. Если выразить отрезки l₁ и l₂ через скорость движения цели V и скорость распространения радиоволн с, то получим λ₀=(c+V)(t₂-t₁), λ₁=(c-V)(t₂-t₁). Отношение длин волн λ₀/λ₁=(с+V)/(c-V). Получаем отношение частот f₁/f₀= (c+V)/(c-V)= (1+V/c)/(1-V/c), где f₀=с/λ₀, а f₁=c/λ₁. Так как V<<c, то f₁/f₀= (1+V/c)/(1V/c)≈ (1+V/c)(1+V/c+V²/c²+…)≈ 1+2V/c. Т.о., f₁=f₀(1+2V/c)=f₀+ 2f₀V/c. f₁-f₀= f₀∙2V/c= 2V/λ₀= f_дп (*) – доплеровская частота, а точнее, это разность частот облучающего и отраженного сигналов (или доплеровское смещение частоты). Скорость V в предыдущих формулах является радиальной составляющей полной относительной скорости движения цели относительно РЛС. Из (*) следует, что измерение радиальной составляющей относительной скорости цели или установление различий движения цели по радиальной составляющей скорости может быть выполнено с использованием доплеровского смещения частоты отраженного сигнала по формуле: V=λ₀∙f_дп/2.

58. Основные свойства радиоволн, используемых в радиолокации

Широкое применение радиоволн для обнаружения целей и измерения координат обусловлено следующими важными свойствами э/м колебаний :

1. Радиоволны распространяются со скоростью с распространения света как днем, так и ночью, в простых и сложных метеорологических условиях.

2. Скорость распространения радиоволн является постоянной величиной. Это свойство радиоволн лежит в основе всех методов измерения как расстояний, так и угловых координат, скоростей движения целей.

3. Радиоволны обладают свойством отражения от любых объектов, которые встречаются на пути их распространения.

4. Радиоволны распространяются прямолинейно в однородной среде, что и позволяет использовать их для определения угловых координат и расстояния до целей.

Свойство отражения радиоволн от объектов позволяет решать задачу обнаружения и измерения параметров целей. Радиоволны отражаются от границ раздела участков среды с неоднородными свойствами. Например, с различной электрической проводимостью, электрической или магнитной проницаемостью. По структуре отраженного сигнала можно судить о типе цели, ее размерах (ЭОП цели), определять параметры ее движения. При отражении от целей происходит как бы «естественная модуляция» радиоволн: на отражаемые э/м колебания в том или ином виде «накладывается» информация о цели. Т.о., отражение радиоволн от объектов позволяет получить принципиальную возможность обнаружения по наличию в приемном устройстве отраженных э/м колебаний и получить необходимую информацию о цели.

Передача информации с помощью лазера